Регулирование мощности дизель-генераторной установки (ДГУ)

ДГУ состоит из дизеля и Г.Г., размещенных на одной поддизельной раме и соединенных между собой полужесткой пластинчатой муфтой.

Мощность ДГУ зависит от количества подаваемого топлива в цилиндры дизеля с помощью контроллера машиниста (КМ)

Таким образом в зависимости от набранной позиции КМ  устанавливается несколько режимов ( позиций- 8-15) мощности ДГУ

На практике машинист выбирает режим (позицию КМ) работы дизеля в зависимости от веса поезда, профиля пути и допускаемой скорости движения.

Чтобы тепловоз имел наибольший КПД, необходимо чтобы развиваемая дизелем мощность на какой-то позиции использовалась полностью при любой скорости движения.

Для этого необходимо, что бы при любом токе нагрузки мощность Г.Г. оставалась постоянной, P = I*U-const/ Для этого надо, чтобы между напряжением и током нагрузки была обратно пропорциональная зависимость, которая графически выражается гиперболой. Так как зависимость напряжения от тока нагрузки называют внешней характеристикой, то для обеспечения полного использования мощности дизеля внешняя характеристика Г.Г. должна быть гиперболической.

Внешняя характеристика Г.Г. имеет три участка:

Гипербола 2-3 представляет собой линию, для любой точки которой произведение U на I – есть величина постоянная

1-2 – участок ограничения по току, предупреждает перегрев изоляции обмоток и обеспечивает плавное трогание.

3-4 – участок ограничения по напряжению – предупреждает пробой изоляции якорной обмотки и  переброс кругового огня по коллектору

  

Электрические машины

Все тепловозные эл.машины подразделяются на основные (тяговые) и вспомогательные.

К тяговым эл.машинам относятся ГГ и ТД

К вспомогательным эл.машинам относятся:

1. Двухмашинный агрегат (ДА), состоящий из:

1.1 Вспомогательного генератора (ВГ)

1.2 Возбудителя (В)

2. Синхронный подвозбудитель (СПВ)

3. Электродвигатель маслопрокачивающего насоса (МН)

4. Электродвигатель топливоподкачивающего насоса (ТН)

5. Электродвигатель вентиляторов кузова (ВК)

6. Электродвигатель вентиляторов кабины (В1 и В2)

7. Электродвигатель вентилятора калорифера (МК)

Тяговые электрические машины, работая в тяжелых условиях, подвергаются сильному нагреву под нагрузкой, а при перегрузках – и перегреву. Также электрические машины подвергаются тряске, ударам и вибрации, в особенности ТЭД во время боксования КП.

В связи с этим для изготовления тяговых элетрических машин используется высококачественные медь и сталь, а также термостойкая изоляция следующих классов:

 

Класс «А» - t допуска =105⁰С – Силовые кабели

 

Класс «Б» - t допуска =135⁰С-145⁰С – изоляция катушек якорных катушек

 

Класс «Н» - t допуска =185⁰С-200⁰С – катушки полюсов

 

Класс « F » - t допуска =170⁰С – все обмотки электрических машин последних выпусков

 

При работе под нагрузкой за счет теплового действия электрического тока происходит нагрев электрических машин

Q = I ² * R * t

Для предупреждения перегрева и порчи изоляции электрические машины необходимо охлаждать, за счет чего увеличивается мощность.

P = U * I

Существует два вида охлаждения электрических машин:

1. Принудительная (независимая) вентиляция- охлаждающий воздух нагнетается в электрическую машину от постореннего вентилятора. Такое охлаждение применяется у всех ТЭД и ГГ большой мошности.

2. Самовентиляция –охлаждение обеспечивается от собственного вентиляторного колеса на валу якоря и применяется для всех вспомогательных электрических машин, а также для ГГ тепловоза ЧМЭ-3

В зависимости от нагрева различают следующие режимы работы электрических машин:

1. Длительный (номинальный) - при работе на котором длительное (неограниченное) время электрическая машина не перегревается и не выходит из строя. Данный режим характеризуется следующими параметрами, которые указываются в паспорте электрической машины и гарантируются заводом:

1.1 Номинальный ток          - I _н ( А или кА).

1.2 Номинальное напряжение – U _н (В или кВ)

1.3 Номинальная мощность      - P _н  (кВт)

1.4 Номинальные обороты - n _н (об/мин)

1.5 Номинальный КПД        – η _н ( %)

 

2. Кратковременный – при работе на котором ограниченное время электрическая машина не успевает перегреться и выйти из строя.

Для ГГ тепловоза ТЭ10

I (А)	t (мин)
4320	Длительный
4320-5000	20
5000-5500	5
5500-6000	3
6000-6600	1

 

ГЛАВНЫЙ ГЕНЕРАТОР.

Предназначен:

1. для преобразования механической энергии дизеля в электрическую и обеспечения питания ТЭД.

2. для обеспечения электрического запуска дизеля, работая в режиме работы стартерного электродвигателя.

 

На 2ТЭ10 В, М установлен главный генератор типа ГП-311Б, на 2ТЭ10У и Ут типа ГП311-БМ.

ГП-311-Б-представляет собой десятиполюсную машину постоянного тока с независимым возбуждением и принудительной вентиляцией.

Технические параметры	ГП-311 Б
Номинальная мощность Номинальный ток Номинальное напряжение Номинальные обороты Максимальный ток (1 мин.) Максимальное напряжение Зазоры под полюсами: -главные -дополнительные Щетки: -марка -размер -нажатие -количество -минимальная высота	2000 КВт 4320 А 465 В 850 об/мин. 6600 А 700 В   4, 2-5, 5 мм. 13, 5 мм.   ЭГ-14 2*(12, 5*32*64) мм. 1, 6-2, 0 кгс 90 шт. 17 мм.

 

 

Примечание: у ГП 311 БМ за счет более эффективного охлаждения Iн=4500А, Рн=2060КВТ.

 

Основными частями главного генератора являются:

1. магнитная система;

2. якорь с коллектором;

3. щеточный аппарат

4. система вентиляции.

Рис.1 Общий вид генератора ГП-311Б.

1-коллектор, 2-подшипниковый щит, 3-крышка подшипника, 4-клица, 5-уплотнительные кольца, 6-ступица, 7-бракет, 8-токосборные шины, 9-крышки, 10-траверса, 11-станина, 12-сердечник главного полюса, 13-катушка главного полюса, 14-пусковая обмотка, 15-входной патрубок, 16-обмоткодержатель, 17-корпус якоря, 18-сердечник добавочного полюса, 19-катушка якоря, 20-полюсная катушка, 21-диафрагма, 22-уравнитель, 23-выходной передний патрубок.

 

МАГНИТНАЯ СИСТЕМА.

Включает в себя корпус (станину), главные и добавочные полюса.

Станина - является частью магнитопровода, имеет цилиндрическую форму изготовленную из листовой прокатной стали толщиной 55 мм. Снаружи к станине приварены опорные лапы для монтажа на поддизельной раме, а изнутри к станине крепятся болтами главные и добавочные полюса.

В задней части к станине крепятся вентиляционные патрубки для подвода охлаждающего воздуха, а спереди к станине прикреплен болтами подшипниковый щит. Он представляет собой стальную сварную конструкцию, состоящую из трех колец, соединенных ребрами жесткости. Снаружи подшипниковый щит закрыт крышками, верхние из которых имеют быстросъемные замки и смотровые окна, а нижние имеют с обеих сторон вентиляционные окна для выхода охлаждающего воздуха.

В нижней части подшипникового щита размещены две клицы с выводами обмоток: со стороны машиниста плюсовой вывод Я1 и два вывода независимой обмотки Н1 и Н2, со стороны помощника машиниста- минусовой вывод Д2, а также два вывод пусковой обмотки П1 и минусовой вывод Я2 для подключения сериесных катушек РП на 2ТЭ10В. (На 2ТЭ10М и У этот вывод не используется и должен быть заизолирован).

В средней части подшипникового щита установлена ступица, в которой смонтирован двухрядный роликовый сферический (плавающий) подшипник вала якоря. Подшипник закрыт крышками, имеющими лабиринтовые уплотнения, что бы в подшипнике удерживалась смазка.

 

Рис.2 Магнитная система.

1-кольцо, 2-ребро, 3-шестерня, 4-кронштейн, 5-станина, 6-добавочный полюс, 7-главный полюс, 8-кольцо, 9-траверса, 10-валик.

 

Главные полюса.

Предназначены - для создания основного магнитного потока.

Фг.п.=В*S

Каждый из десяти главных полюсов имеет стальной сердечник, набранный из пластин электротехнической стали - для уменьшения вихревых токов. Пластины спрессованы и стянуты стальными трубчатыми заклепками. Внутри сердечник имеет прямоугольное отверстие, в котором находится стержень с тремя резьбовыми отверстиями для крепления полюса к станине. Также на сердечнике имеется две обмотки:

1.  –независимая Н1-Н2 ( 105 витков) предназначена для работы машины в генераторном режиме, и получает питание от возбудителя.

2. –пусковая П1-П2 (3 витка), которая последовательно включена с якорной обмоткой и предназначена для работы машины в режиме двигателя при запуске двигателя, получает питание от БА. Такая маловитковая пусковая обмотка обеспечивает достаточные обороты стартера (100-120 об/мин), гарантируя устойчивый запуск, т.к. n=U-I*R/Ce*Ф

Пусковая обмотка главных полюсов соединяется между собой последовательно.

Независимая обмотка главных полюсов соединяется между собой последовательно.

Дополнительные полюса.

Предназначены: для улучшения коммутации с целью уменьшения искрения щеток.

Каждый добавочный полюс состоит из цельнометаллического стального сердечника и медной полюсной катушки. Со стороны якоря он заужен и  в этом месте к сердечнику крепятся заклепками -2 алюминиевых уголка, которые исключают рассеивание магнитного потока Д.п. по якорю. Катушки Д.П. (по  6- витков) включены в две параллельные ветви для предупреждения перегрева и соединены последовательно с обмоткой якоря, чтобы процесс улучшения коммутации происходил автоматически.  Д.П. крепятся к станине двумя болтами.

Рис.3 Главный и добавочный полюса.

12-полюсная катушка, 13-изоляция, 14-полюсный каркас, 15-заклепка, 16-полюсные листы, 17-стержень, 18-полюсная катушка, 19-изолирующая рамка, 20-прокладка, 21-накладка, 22-угольник, 23-сердечник, 24-изоляция.

Якорь.

Предназначен: для создания ЭДС,

Е=Се*Ф*п (В);

А под нагрузкой якорь вырабатывает напряжение

Uг.г=Се*n*I*Rя (В).

Якорь состоит из пустотелого корпуса, сердечника и якорной обмотки.

Корпус якоря- стальной сварной, имеет цилиндрическую форму. Спереди к корпусу приварен подколлекторный фланец, а с противоположной стороны- приварен задний фланец, которым якорь через дизель-генераторную муфту соединен с валом дизеля.

С наружи к корпусу якоря приварены два радиальных диска и между ними 10 продольных ребер, для монтажа сердечника якоря. Сердечник выполнен из отдельных пластин (сегментов) Эл. тех. Стали. Для эффективного охлаждения якорной обмотки сердечник собран в виде 8- пакетов по 50 листов в каждом. Крайние листы в пакетах имеют вентиляционные распорки между которыми у собранного сердечника образуются радиальные вентиляционные каналы- Для прохода охлаждающего воздуха. Собранный сердечник удерживается на корпусе якоря с помощью двух нажимных дисков, которые стянуты якорными шпильками.

Листы сердечника по наружной поверхности имеют 155 пазов, в которые уложены 155 катушек петлевой 2-х ходовой обмотки. Каждая катушка состоит из трех секций, а каждая секция имеет по два витка. С шагом по коллектору1-3, а с шагом по пазам 1-16.

Под передними лобовыми частями катушек якоря уложены уравнители, которые уравнивают ЭДС в параллельных ветвях якорной обмотки, чтобы меньше искрили щетки. Т.к. катушки якоря трех секционные, то уравнители припаиваются к каждой третьей коллекторной пластине.

 

Рис.4 Якорь и коллектор главного генератора.

1-вентиляционный якорный лист, 2-средний якорный лист, 3-крайний якорный лист, 4-миканитовая пркладка, 5-нажимной конус, 6-втулка, 7-вал, 8-коллекторная шпилька, 9-манжета, 10-цилиндр, 11-диск, 12-обмоткодержатель 13-ребро, 14-клиновые шпонки.

 

Коллектор.

Является выпрямителем и выполнен из 465 коллекторных пластин, к которым приварены ленточные петушки. При сборке между кол. пластинами устанавливаются миканитовые прокладки.

Корпус коллектора стальной, состоит из подколлекторной втулки с конусным выступом и переднего нажимного конуса, которые стянуты коллекторными шпильками. Для изоляции от корпуса установлены миканитовые манжеты. Собранный коллектор устанавливается на под коллекторный фланец корпуса якоря.

После монтажа к петушкам коллекторных пластин припаиваются выводы катушек якорной обмотки вместе с уравнителями. Собранный коллектор на якоре обтачивается, шлифуется и продораживается на глубину 0, 8-1 мм., после этого у коллектора снимаются фаски с боковых продольных кромок коллекторных пластин шириной 0, 5мм, чтобы не скалывались щетки. Еще снимаются торцевые фаски, чтобы по краям коллектора не завышалось напряжение. Минимальная глубина продораживания коллектора в эксплуатации 0, 5 мм.

 

Щеточный аппарат.

Предназначен для съема и подвода тока к коллектору.

Щеточный аппарат имеет зубчатую поворотную траверсу, которая опирается на подшипниковый щит. С зубчатым венцом траверсы входит в зацепление маленькая шестерня на ось которой надевается рукоятка валоповоротного механизма. Такая конструкция позволяет повернуть траверсу на 360 градусов с целью осмотра и замены щеток. К траверсе через изоляторы крепятся литые бракеты в количестве 10 шт., а на каждом бракете установлено по 9 латунных щеткодержателей. В каждом щеткодержателе устанавливаются разрезные щетки марки ЭГ-14 с резиновыми амортизаторами. Такие щетки уменьшают ток коммутации и поэтому меньше искрят. Щетки прижимаются к коллектору с помощью стальной спиральной пружины через нажимной рычаг, усилие нажатия должно быть отрегулировано 1, 6-2 кгс. Щеткодержатели крепятся к бракету так, чтобы зазоры между коллектором и щеткодержателем были 2-4 мм., а для равномерного износа коллектора щеткодержатели на соседних бракетах установлены со смещением то есть в шахматном порядке.

           После проворота траверса и осмотра щеток, что бы щетки установить на нейтраль

(по осям Г.П.), необходимо совместить риски накерненные на поворотной траверсе и подшипниковом щите и в этом положении траверсу закрепить. Одноименные бракеты соединены параллельно медными шинами, которые крепятся болтами.

Рис. 5 Щеточная система.

15-траверса, 16-токосборная шина, 17-шестерня, 18-корпус щеткодержателя, 19-щетка, 20-накладка, 21-нажимной рычаг, 22-бракет, 23-изолятор.

 

Вентиляция.

           Предназначена для охлаждения машины с целью увеличения ее мощности. Главный генератор имеет принудительную вентиляцию от центробежного вентилятора производительностью 250 куб. метра в мин. воздуха. Охлаждающий воздух нагнетается вентилятором через патрубок в задней части машины. Внутри машины часть воздуха проходит по наружной поверхности якоря, охлаждая катушки главных и добавочных полюсов. Вторая часть воздуха через вентиляционные окна поступает в корпус якоря и через вентиляционные каналы сердечника якоря охлаждает якорную обмотку. Охлаждает коллектор и щеточный аппарат. После прохождения воздуха внутри и по поверхности якоря он выбрасывается через вентиляционные окна подшипникового щита (летом на улицу, а зимой в дизельное помещение для обогрева отсека БА).

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: